高標清同播時代下的高清播出系統分析

楊榮飛

（大慶電視臺 網絡部，黑龍江 大慶 163311）

責任編輯:任健男

1 引言

2009年9月28日，9個衛視頻道將正式進行高、標清節目同步播出，中國高清電視發展將步入新階段。高清節目可以提供更高、更好的畫面質量及視聽感受，使得廣大觀眾坐在家里就能夠欣賞到可以媲美影院及現場的高質量節目。對于廣電產業，高標清同播的啟動，將有助于培養高清電視市場，促進國內電視機、機頂盒的研發生產。此外，高清電視的播出將有效提高有線電視對于用戶的吸引力，對于目前正在著力推進有線電視數字化、應對三網融合發展的廣電業來說，意義重大。

2 高標清同播現狀

國內各地區電視臺、網絡、用戶的實際情況考慮，高標清同播是國內廣電發展過程的重大戰略之舉，可謂明智之舉，卻不是一蹴而就的旦夕之舉。

在如今高標清同播的形式下，國內廣電領域在確保標清播出的同時，在原有標清技術的基礎之上逐步發展高清播出的軟硬件技術，并且隨著高清播出的展開逐步對設備、技術、使用等方面進行提升，逐步完善各電視臺對高清節目采集、制作、播出、存儲的硬件基礎及操作、管理能力，逐步完善各地廣電網絡對于高清節目播出的支持。高清播出頻道的開啟將帶動用戶端的高清機頂盒及高清電視機的發展，應對高標清同播時代將逐步出現同時支持高清及標清的機頂盒及電視機。綜上所述，高標清同播對于電視臺、廣電網絡運營、機頂盒、電視機以及一些新媒體的技術發展都起到了促進作用，為將來的全高清播出時代做好準備。

對于電視臺內播出系統，由標清播出發展為高清播出的劃時代變革，需要經歷一個漫長的過渡階段。要達到國家廣電總局規定的高清信號播出，并非簡單地將標清信號上變換后進行播出，所以高標清同播也需要重新建立高清頻道，與原有標清頻道相互獨立，素材、人員、設備等資源都不能共享。

當然，高標清同播并非單獨指現今標清播出居多的情況，隨著電視臺對于高清播出的支持不斷增加，日后必然呈現高清播出頻道占主導的形式。根據中國地區經濟發展不均衡的特殊情況，可以采用將高清信號下變換為標清信號的方式，同步為只能夠收看標清信號的用戶提供服務，各地區都能收看到同樣精彩的節目內容，區別僅在于高清、標清提供不同的信號質量。

3 高清、標清播出系統的比較

高清播出系統和標清播出系統，除簡單的播出碼率變更外，具備許多相同點及不同點，在此進行簡單的分析。

3.1 高清、標清播出系統的相同點

高清播出系統和標清播出系統的相同點有工作流程、工作時間、人員管理、軟件控制及工作方式、安全設計考慮、播出系統安全保障及應急手段等。高清播出系統可以繼承標清播出系統的工作方式以及工作時間分配，在人員管理方面無須改變。如果采用相同控制協議的硬件設備，甚至可以采用相同的自動播出控制軟件，無須重新進行人員培訓。設計方式可以延續標清播出系統設計的經驗，采用多重備份的安全設計方式，高、標清系統設計理念方面并無太大區別。各臺對自動化、數字化的播出系統安全保障及應急手段已經形成一套完善的方式，適合各臺的內部架構，高清情況下僅須著重關注幾個敏感點，無須更改原有方式。

以上相同點分析可見，在建立高清播出系統時可以避免人員、時間的內耗，并且避免人員使用新的工作方式或工作工具帶來不可挽回的播出事故。對于已經完成自動化、數字化播出系統改造的電視臺而言，基于原有標清播出系統使用經驗建立高清播出系統并非難事。

3.2 高清、標清播出系統的不同點

高清播出系統和標清播出系統的不同點有以下幾個方面。

1）硬件設備

受技術牽制，高清播出系統與標清播出系統的主要區別在于硬件設備方面，其中涉及播出系統的各傳統硬件、IT設備，由各硬件性能影響其他方面。

IT設備主要包括應用服務器、存儲、傳輸設備。由于IT技術的發展速度快于廣電應用，高清相比標清需要更大的存儲量、傳輸帶寬、系統負載，因此需要將滿足要求的IT硬件設備引入到廣電的應用中。

傳統設備包括核心的視頻服務器，信號傳輸部分的矩陣、切換臺、切換開關、周邊設備等。

本文僅對主流的進口視頻服務器進行簡單的介紹。參考近5年國內使用的進口服務器以及安全播出的情況，SeaChange，Omneon－Spectrum，Omneon－Media Deck，K2，Leitch等視頻服務器的性能得到了廣泛認可，并且在國內外具有高清播出的案例，具備高標清兼容的能力。

SeaChange和Omneon－Spectrum采用大型模塊化設計方式，為編解碼模塊、管理模塊、存儲模塊分離的架構，具備編解碼通道數靈活配置、擴容方便、故障擴展面小、存儲容量大及帶寬高的優勢，適用于頻道較多的電視臺。 Omneon－Media Deck，K2，Leitch 采用一體式服務器的方式，結構簡單、性價比高，適用于頻道較少的電視臺。由于進口視頻服務器都是根據播出系統的實際使用進行設計，其穩定性、編解碼能力、編解碼占用帶寬、外部訪問帶寬、存儲容量都是按照應用進行設計，對于視頻服務器的容量及訪問帶寬不再作特殊介紹。僅需在設計之初按照實際的使用情況選擇適合的視頻服務器，以保證整個高清播出系統的性能。

矩陣、切換臺、切換開關、周邊設備作為播出系統中的信號切換設備使用，其安全性、穩定性關乎整個播出系統的信號傳輸。在多重備份設計的前提下仍然需要配置高安全性、高可用性的設備。國外廠商Miranda，Nvision，Harris，Thomson，Snell&Wilcox，Evertz，AXON，Network的產品在高清設備方面都具備不俗的表現，可以根據各臺的實際情況挑選適合的設備。

2）素材文件存儲量及訪問帶寬

播出系統的存儲主要指播出二級存儲或播出緩存，存儲容量方面，原有標清播出碼率通常為8～25 Mbit/s，按照8 Mbit/s計算，每小時節目需要占用3.6 Gbyte的存儲空間。而高清播出碼率通常為50～100 Mbit/s，按照50 Mbit/s計算，每小時節目需要占用22.5 Gbyte的存儲空間（空間對比皆為忽略音頻）。可見高清素材需要遠遠大于標清素材的存儲空間，在系統設計之初就需要按照碼率及節目存儲時間對存儲容量進行計算，并且隨著單一文件的增大，對于訪問帶寬的需求也相應提升，盤陣的內外部訪問帶寬都將影響整個高清播出系統的性能，過去在制作、媒資系統使用的大容量、高帶寬存儲將隨著高清播出系統的建立引入到播出系統當中，這點與標清播出系統的小盤陣有明顯的區別，也很可能引起播出系統技術的一次變革，甚至根據訪問需求可能將IP－SAN、FCSAN、專業NAS這些技術引入到播出系統當中。

3）網絡傳輸帶寬

過去標清播出系統設計中千兆網絡足夠滿足播出二級緩存與視頻服務器間的網絡傳輸帶寬，大多情況下甚至可以同時負擔從其他系統向播出系統遷移素材文件所需的網絡帶寬。千兆網絡的使用帶寬僅為30 Mbit/s，而50 Mbit/s的視頻文件需要占用6.25 Mbit/s的傳輸帶寬，在多頻道、大訪問量的情況下，千兆網絡明顯不足。在建立高清播出系統時需要考慮頻道數、各頻道播出時間、播出系統遷移量、外部系統遷移量等條件計算網絡帶寬。如果千兆網絡不能負擔，需要根據實際情況及網絡架構考慮采用萬兆網絡或者光纖的傳輸方式。

4）系統負載

由于高清播出系統在處理視頻的編解碼、視頻傳輸時，文件存儲量及傳輸量大大增加，對單一設備及整個系統的負載性都需要提升。除采用高性能設備構成系統外，需要在系統設計中考慮多重主備及冗余的策略，確保系統可以滿足滿載使用要求。同時可以通過在系統中增加安全監控以及多重監視的方式增加對系統的管理。

5）信號傳輸距離

隨著信號質量的提升，受傳輸帶寬的影響，高清信號相比標清信號對于傳輸介質的要求更高。在高清播出系統設計時需要按照實際使用距離考慮采用不同的傳輸線纜。目前市場主流的Canare，Belden，Kings的視頻傳輸線纜都具備不錯的性能。Canare各型號傳輸線纜在傳輸復合、分量、SDI、HD－SDI等不同信號時的性能對比見表1。

4 小結

隨著高清播出的發展，安全、可靠、穩定以及高效率的設計理念將一直貫穿在高清播出系統的設計之中。筆者分析了高清播出系統與標清播出系統的相同點與不同點，簡單介紹了高清系統的建設，希望對業內人士構建高清播出系統有所借鑒。

表1 Canare各型號傳輸線纜在傳輸復合、分量、SDI、HD-SDI等不同信號時的性能（傳輸距離）對比 m